Природа механизмов упрочнения от частиц карбидов и фазы Лавеса в перспективной жаропрочной 10%Cr стали мартенситного класса, дополнительно легированной кобальтом, вольфрамом и рением

Проект направлен на установление природы механизма упрочнения, связанного с образованием частиц карбидов и фазы Лавеса в процессе различных режимов термической обработки и ползучести жаропрочной 10%Cr стали с добавлением кобальта, вольфрама и рения. На основе данных, которые будут получены в ходе выполнения проекта станет возможным сформировать представление об оптимальных режимах термической обработки для 10%Cr стали, легированной кобальтом, вольфрамом и рением, позволяющим достигнуть наибольшей интенсивности дисперсионного упрочнения в величине общей прочности. Так, двумя основными задачами проекта является определение природы упрочнения от частиц карбидов и фазы Лавеса по границам реек и блоков при движении дислокаций вдоль реек и под углом к плоскостям их границ и определение влияния изменения температуры нормализации в интервале 1050-1100°С и вариации температуры отпуска в интервале 750-800°С на тип частиц вторичных фаз, их размер и объемную долю, соотношение доли частиц вторичных фаз, расположенных по границам малоугловых мартенситных реек и высокоугловых исходных аустенитных зерен, пакетов и блоков, плотность частиц по границам. Материалом проекта является 10%Cr сталь (хим состав в вес.%: Fe(осн.)-0,11C-0.002N-0.14Mn-0.033Ni-9.85Cr-3.2Co-2.86W-0.13Mo-0.23V-0.07Nb-0.008B-0.17Re). В ходе выполнения работ проекта сталь будет подвергнута термической обработке по нескольким режимам (будет повышена температура нормализации стали до 1100°С, а также изменена температура отпуска в интервале 750-800°С). Изменение температуры нормализации будут определять соотношение плотности малоугловых и большеугловых границ и размер исходного аустенитного зерна. Изменение температуры отпуска приведет к изменению плотности частиц карбидов после термической обработки и позволит получить более узкое распределение по размерам частиц фазы Лавеса, увеличивая их плотность по границам и замедляя их коагуляцию. Совместно все применяемые режимы будут изменять плотность цепочек частиц карбидов и фазы Лавеса по границам, значительно изменяя интенсивность дисперсионного упрочнения. Актуальность работ проекта заключается в формировании полной картины о природе механизма упрочнения, связанного с образованием частиц карбидов и фазы Лавеса в 10%Cr стали, легированной кобальтом, вольфрамом и рением. Новизна проекта заключается в том, что управление механизмами дисперсионного упрочнения в стали будет проводится в стали, легированной рением, который замедляет укрупнение частиц вторичных фаз, способствуя наибольшему упрочнению от частиц, чем в сталях, без такой добавки. В результате выполнения работы будут получены такие данные, как 1. Влияние размера исходного аустенитного зерна на размер структурных элементов троостита отпуска, а также на размер, удельный объем и распределение частиц карбидов М23С6 и М6С, а также на удельный объем и распределение частиц карбидов М23С6 и фазы Лавеса после переходной стадии ползучести в Re-содержащей 10%Cr стали путем сравнения 1 схемы термической обработки с ранее проведенной работой. 2. Сравнение структуры и дисперсных частиц после всех трех схем термической обработки позволит определить влияние температуры отпуска при различном размере исходного аустенитного зерна на полноту выделения карбидов карбидов М23С6 и М6С, а также их распределение по типам границ структурных изменений и по размерам. Кроме того, будут получены данные по влиянию температуры отпуска при различном размере исходного аустенитного зерна на последующее выделение фазы Лавеса при ползучести, их размер и распределение по типу границ. 3. Оптимальный режим термической обработки, приводящей к максимальной величине жаропрочности Re-содержащей 10%Cr стали. 4. Комплекс кратковременных механических свойств (временное сопротивление, предел текучести, удлинение, относительное сужение, твердость, ударная вязкость) после различных режимов термической обработки Re-содержащей 10%Cr стали. 5. Апробированная модель дисперсионного упрочнения от частиц карбидов и фаз Лавеса, располагающихся по границам реек, для единичного (in-lath) и множественного (out-lath) скольжения. Исследования, заложенные в проекте, внесут значительный вклад в понимание природы дисперсионного упрочнения стали с реечными структурами, а также внесут вклад в развитие физического материаловедения жаропрочных материалов. Будут получены новые данные по влиянию режимов термической обработки и последующей ползучести Re-содержащих сталей с повышенным содержанием бора и пониженным содержанием азота на структуру и дисперсные частицы. На основании полученных результатов станет возможным в последующих работать разработать подходы к дальнейшему повышению долговременной прочности этого типа сталей, что обуславливает практическую значимость результатов проекта. Эти данные позволят выбрать оптимальный режим термической обработки для новых мартенситных Re-содержащих сталей.